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KR100272832B1 - 유체 접촉각 구배를 갖는 흡수 제품 - Google Patents

유체 접촉각 구배를 갖는 흡수 제품 Download PDF

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KR100272832B1
KR100272832B1 KR1019980704977A KR19980704977A KR100272832B1 KR 100272832 B1 KR100272832 B1 KR 100272832B1 KR 1019980704977 A KR1019980704977 A KR 1019980704977A KR 19980704977 A KR19980704977 A KR 19980704977A KR 100272832 B1 KR100272832 B1 KR 100272832B1
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 액체 투과성 상면시이트(2), 흡수 코어(4) 및 배면시이트(3)를 포함하는 일회용 흡수 제품(1)에 관한 것이다. 상기 배면시이트는 코어를 향해 단일방향성 유체 이동성을 갖는 유체 투과성의 중합체성 필름을 포함하며, 상기 코어는 유체 저장층을 포함한다. 상기 흡수 제품은 상기 저장층 및 상기 배면시이트를 가로질러 유체 접촉각 구배를 나타낸다.

Description

유체 접촉각 구배를 갖는 흡수 제품{ABSORBENT ARTICLES HAVING FLUID CONTACT ANGLE GRADIENTS}
흡수 제품 분야, 특히 생리대의 개발에 기초가 되는 주 소비자 요구는 높은 수준의 보호성과 편안함이다.
흡수 제품의 편안함을 개선시키는 한가지 대단히 바람직한 수단은 소위 "통기성 배면시이트"의 사용이다. 통기성 배면시이트는 예를들어 미국 특허 제 4,591,523 호에 개시된 것과 같은 지향성 유체 전달성을 갖는 천공된 성형 필름을 포함할 수 있다. 이러한 천공된 통기성 배면시이트는 전형적으로 증기 및 공기 투과성이어서 주변과의 기체 교환을 허용한다. 이에 의해 코어중에 저장된 유체의 일부가 증발되어 흡수 제품내에서의 공기의 순환을 증가시킨다. 이는 사용중에, 특히 연장된 사용 기간 동안 다수의 착용자들이 경험한 끈적거리는 느낌을 감소시키므로 특히 유익하다.
그러나, 흡수 제품에서의 통기성 배면시이트의 사용과 관련된 주된 단점은 통상적으로 사용자 의복상으로의 습윤이라 칭하는 누출 가능성의 증가이다. 이러한 통기성 배면시이트가 원칙적으로는 단지 기체 상태의 물질의 이동과 단지 한 방향으로의 유체 이동을 허용하지만, 분출, 확산 및 모세관 작용과 같은 물리적 기작이 여전히 일어날 수도 있으며 그 결과 유체가 배면시이트를 통해 사용자 의복상으로 반대 방향으로 이동하게 된다. 특히, 이러한 기작은 제품을 운동중에, 분비량이 많거나 연장된 기간동안 사용하는 경우 더욱 심해진다. 실제로, 통기성 배면시이트가 탁월하게 개선된 편안함을 제공하는 반면에, 보호 측면에서는 특히 압박 조건하에서 허용할 수 없는 수준으로 된다.
흡수 제품에서의 이러한 통기성 배면시이트의 사용으로 인한 사용자 의복상으로의 습윤 문제점은 당해분야에서 인식되어 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 시도는 예를들어 미국 특허 제 4,341,216 호에 예시된 바와 같이 여러층의 배면시이트를 사용하는데 중점을 두어왔다. 유사하게, 공개되지 않은 유럽 특허 출원 제 94203230 호에는 코어 영역상에서 서로 부착되지 않은 2 개 이상의 통기성층으로 이루어진 통기성 배면시이트를 포함하는 통기성 흡수 제품이 개시되어 있다. 또한 공개되지 않은 유럽 특허 출원 제 94203228 호에는 기체 투과성의 소수성 중합체성 섬유 직물의 외부층과 지향적인 유체 이동성을 갖는 천공된 성형 필름을 포함하는 내부층을 포함하는 일회용 흡수 제품용 통기성 배면시이트가 개시되어 있다.
한편으로, 상기 문제점에 대한 또다른 제안된 해결책은 흡수 제품의 두께를 증가시키는 것으로, 이는 대개 바람직한 보호 수준을 보장하기 위해서 코어 두께를 증가시킴으로써 이룩된다.
그러나, 상기 어느 해결책도 완전한 만족을 주지 못했다. 이는 얇은 제품, 즉 두께가 제품의 편안함에 주요한 변수로서 고려되는 제품의 경우에 특히 그러하다. 따라서, 편안함이 증가된 흡수 제품을 제공하는데 이용될 수 있는 방법에 이분법이 존재하며, 따라서 얇은 통기성 제품은 바람직한 수준의 보호를 제공할 수 없다.
결과적으로, 통기성 배면시이트를 사용하고 요구되는 보호 수준을 유지하는 감소된 두께를 가짐으로써 개선된 편안함을 제공하는 흡수 제품에 대한 요구가 존재한다.
본 발명에 이르러, 얇은 생리대에 통기성 배면시이트를 사용하여 배면시이트와 코어간의 소수성 구배를 생성시킴으로써 높은 수준의 보호성과 편안함을 제공할 수 있음이 밝혀졌으며, 이는 실리콘 및 클로로플루오로카본과 같은 저 표면 에너지 물질의 사용 또는 저 표면 에너지 처리에 의해 성취된다. 이러한 방식으로, 확산 및 모세관 작용과 같은 물리적 기작이 방해받고 습윤성이 완전히 제거되거나 상당히 감소되는 것으로 여겨진다.
본 발명의 추가의 잇점은 본 발명에 의해 소수성 물질로 코팅된 통기성 배면시이트가 제공되므로, 상기 시이트는 더이상 전적으로 합성 물질일 필요가 없으며 적어도 부분적으로 천연 물질로부터 유래될 수 있다. 이는 제품이 감촉시 보다 천연적인 느낌을 부여하므로 소비자에게 중요한 인식상 잇점을 제공한다.
표면 에너지 구배의 사용 자체는 공개되지 않은 미국 출원 제 08/442,935 호에 논의되어 있다. 상기 출원에는 표면 에너지 구배를 나타내는 유체 이동 웹, 예를들어 상면시이트가 개시되어 있다. 상기 웹은 한 방향으로의 유체 이동을 촉진시키며 반대 방향으로의 이동은 저지시킨다. 상기 웹은 중간 부분에 의해 서로 분리된 제 1 및 제 2 표면을 포함한다. 상기 웹의 제 1 표면은 중간부의 표면 에너지 보다 적은 표면 에너지를 가짐으로써 표면 에너지 구배를 생성시킨다. 적합한 저 표면 에너지 물질로는 실리콘, 플루오로중합체 및 파라핀이 있다. 상기 웹은 유체를 착용자 접촉면으로부터 흡수 구조물로 멀리 이동시키기 위한 흡수 제품용 상면시이트로서 특히 적합하다.
발명의 요약
본 발명의 첫번째 양태는 액체 투과성 상면시이트, 흡수 코어 및 배면시이트를 포함하는 일회용 흡수 제품에 관한 것이다. 코어는 상면시이트와 배면시이트의 중간에 있다. 상면시이트는 코어를 향해 단일 방향의 유체 이동성을 갖는 액체 투과성 중합체성 필름을 포함하고, 코어는 유체 저장층을 포함하며, 배면시이트는 외부층을 포함한다. 코어와 배면시이트는 각각 하나이상의 층을 포함하며, 이때 각각의 층은 착용자 대향면과 의복 대향면을 갖고, 이들 층의 각 표면은 유체 접촉각을 갖는다. 흡수 제품은 유체 저장층의 의복 대향면을 포함하여 이로부터 외부층의 의복 대향면을 포함하여 여기까지 연장되는 하부 부분을 포함한다. 본 발명은 상기 하부 부분중의 하나이상의 층의 착용자 대향면이 인접층의 인접한 의복 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명의 두번째 양태는 하부 부분의 하나이상의 층의 의복 대향면이 동일한 층의 착용자 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는 것에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 태양은 저 표면 에너지 물질을 하부 부분의 하나이상의 층의 표면에 적용시키는 단계를 포함하는 상술한 흡수 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 태양은 저 표면 에너지 물질을 하부 부분의 층들중 하나내에 포함시키는 단계를 포함하는 상술한 흡수 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 흡수 제품, 특히 사용자 의복상으로의 습윤성이 감소된 통기성 배면시이트를 갖는 생리대에 관한 것이다.
도 1은 구조를 나타내기 위해서 부분 절단한 본 발명의 흡수 제품의 제 1 실시태양의 상면도이다.
도 2는 도 1의 1-1 라인을 따라 취한 본 발명의 배면시이트의 확대된 단면도이다.
도 3은 표면상의 액체 소적의 확대된 단면도로, 이때 각 A는 표면과 액체의 접촉각을 나타낸다.
도 4는 2 개의 상이한 표면 에너지를 갖는 표면상의 액체 소적의 확대된 단면도이며, 따라서 2 개의 상이한 접촉각 A(a) 및 A(b)를 나타낸다.
본 발명은 생리대(1), 유아용 기저귀, 실금자용 제품 및 팬티 라이너와 같은 일회용 흡수 제품에 관한 것이다. 전형적으로 이러한 제품들은 액체 투과성 상면시이트(2), 배면시이트(3), 및 상기 상면시이트(2)와 상기 배면시이트(3)사이에 있는 흡수 코어(4)를 포함한다. 상면시이트(2), 배면시이트(3) 및 코어(4)는 각각 착용자 대향면과 의복 대향면을 갖는다. 상면시이트의 의복 대향면과 배면시이트의 착용자 대향면은 상기 흡수 제품의 주변부(5)에서 서로 결합된다. 본 발명의 바람직한 실시태양으로, 흡수 제품은 날개, 측면 랩핑 부재 또는 측면플랩을 갖는다.
흡수 코어
본 발명에 따라, 흡수 코어는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하며, 이때 상기 제 1 부분은 (a) 임의의 1 차 유체 분배층(바람직하게는 임의의 2 차 유체 분배층을 함께 갖는다); (b) 유체 저장층을 포함하고; 상기 제 2 부분은 (c) 상기 저장층 아래에 있는 임의의 섬유("분진")층; 및 (d) 다른 임의의 성분들을 포함한다.
본 발명에 따라, 흡수 코어는 예상되는 최종 용도에 따라 임의의 두께를 가질 수도 있다. 흡수 제품이 생리대 또는 팬티 라이너인 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 흡수 코어는 15 내지 1 mm, 바람직하게는 10 내지 1 mm, 가장 바람직하게는 7 내지 1 mm의 두께를 가질 수 있다.
a. 1 차/2 차 유체 분배층
본 발명에 따른 흡수 코어의 제 1 부분의 한가지 선택적인 성분은 1 차 유체 분배층과 2 차 유체 분배층이다. 1 차 분배층은 전형적으로 상면시이트의 아래에 놓이며, 상기 시이트와 유체 연통한다. 상면시이트는 포획된 유체를 상기 1 차 분배 층에서 최종 분배를 위해 저장층으로 이동시킨다. 이러한 1 차 분배층을 통한 유체의 이동은 흡수 제품의 두께를 통해서 뿐만아니라, 길이 및 폭 방향으로도 일어난다. 또한 선택적인, 그러나 바람직한 2 차 분배층은 전형적으로 상기 1 차 분배층 아래에 놓이며, 상기 1 차 분배층과 유체 연통한다. 이 2 차 분배층의 목적은 유체를 1 차 분배층으로부터 쉽게 포획하여 이를 하부에 놓인 저장층으로 신속히 이동시키는 것이다. 이는 하부에 놓인 저장층의 유체 용량을 충분히 이용할 수 있게 해준다. 유체 분배층들은 상기 분배층에 전형적인 임의의 물질을 포함할 수 있다.
b. 유체 저장층
1 차 또는 2 차 분배층과 유체 연통하고 전형적으로 이들 층의 하부에 놓이는 유체 저장층(6)이 있다. 이 유체 저장층은 임의의 통상적인 흡수성 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는 통상적으로 "하이드로겔", "초흡수성", "하이드로콜로이드" 물질이라 칭하는 흡수성 겔화 물질을 적합한 담체와 함께 포함한다.
흡수성 겔화 물질은 다량의 수성 체액을 흡수할 수 있으며, 또한 통상적인 압력하에서 상기 흡수된 유체를 유지시킬 수 있다. 흡수성 겔화 물질은 적합한 캐리어중에 균질하거나 비균질하게 분산될 수 있다. 적합한 캐리어는 이들이 흡수성인한 또한 단독으로 사용될 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 흡수성 겔화 물질은 거의 대개는 실질적으로 수불용성이고, 약간 가교결합된, 부분적으로 중화된 중합체성 겔화 물질을 포함할 것이다. 상기 물질은 물과 접촉시 하이드로겔을 형성한다. 이러한 중합체 물질은 당해분야에 잘 공지된 중합성의 불포화된 산-함유 단량체들로부터 제조될 수 있다.
적합한 캐리어로는 흡수 구조물에 통상적으로 사용되는 물질, 예를들어 천연 섬유, 개질 섬유 또는 합성 섬유, 특히 플러프 및/또는 티슈 형태의 개질되거나 비개질된 셀룰로즈 섬유가 있다. 적합한 캐리어를 흡수성 겔화 물질과 함께 사용할 수 있으나, 이를 또한 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수도 있다. 가장 바람직한 것은 생리대 및 팬티 라이너와 관련된 티슈 또는 티슈 적층물이다.
본 발명에 따라 제조된 흡수 구조물의 실시태양은 티슈를 상기 티슈 자체상에 절첩시켜 형성된 이층의 티슈 적층물을 포함한다. 이들 층을 예를들어 접착제 또는 기계적 상호연결 또는 수소 가교결합에 의해 서로 결합시킬 수 있다. 흡수성 겔화 물질 또는 다른 선택적인 물질을 상기 층들사이에 포함시킬 수 있다.
강화된 셀룰로즈 섬유와 같은 개질된 셀룰로즈 섬유를 또한 사용할 수 있다. 합성 섬유를 또한 사용할 수 있으며, 여기에는 셀룰로즈 아세테이트, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 아크릴(예: Orlon), 폴리비닐 아세테이트, 불용성 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드(예: 나일론), 폴리에스테르, 이성분 섬유, 삼성분 섬유, 이들 혼방물 등으로 제조된 것들이 포함된다. 바람직하게는 섬유 표면은 친수성이거나 친수성으로 처리한다. 저장층에 또한 충전제 물질, 예를들어 펄라이드, 규조토, 질석 등을 포함시켜 액체 보유성을 개선시킬 수 있다.
흡수성 겔화 물질을 캐리어중에 불균질하게 분산시키는 경우, 그럼에도 불구하고 저장층은 국소적으로는 균질할 수 있다. 즉, 상기 저장층은 저장층의 칫수내에서 한 방향 이상의 분배 구배를 가질 수 있다. 불균질 분포를 또한 흡수성 겔화 물질을 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 캐리어들의 적층물이라 칭할 수도 있다.
c. 선택적인 섬유("분진")층
본 발명에 따른 흡수 코어중에 포함되는 선택적인 성분은 저장층에 인접하고 전형적으로는 상기 층의 하부에 놓이는 섬유층이다. 이 하부 섬유층을 전형적으로는 "분진"층이라 칭하는데 그 이유는 상기층이 흡수 코어의 제작도중 저장층중의 흡수성 겔화 물질을 부착시키는 기재를 제공하기 때문이다. 실제로, 흡수성 겔화 물질이 섬유, 시이트 또는 스트립과 같은 거대 구조물의 형태인 경우에, 이러한 섬유 "분진"층은 포함시킬 필요가 없다. 그러나, 이 "분진"층은 패드의 길이를 따라 유체의 신속한 흡입과 같은 일부의 추가적인 유체-취급능력을 제공한다.
d. 흡수 구조물의 기타의 선택 성분들
본 발명에 따른 흡수 코어는 흡수성 웹에 통상적으로 존재하는 다른 선택적인 성분들을 포함할 수 있다. 예를들어, 강화 스크림을 흡수 코어의 개별적인 층들내에, 또는 개별적인 층들 사이에 배치시킬 수 있다. 이러한 강화 스크림은 유체 이동에 대한 계면 장벽을 형성하지 않는 형태를 가져야 한다. 대개 열 결합의 결과로서 발생하는 구조적인 일체성을 제공하는 경우, 강화 스크림은 대개 열 결합된 흡수성 구조물에는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 흡수 코어에 포함시킬 수 있고 바람직하게는 1 차 또는 2 차 유체 분배 층에 인접하거나 또는 이들과 분리되어 제공되는 또다른 성분은 냄새 억제제이다. 다른 냄새 억제제, 특히 적합한 제올라이트 또는 점토 물질로 코팅되거나 또는 이들과 별도인 활성탄을 흡수 구조물에 선택적으로 포함시킨다. 이들 성분들을 임의의 바람직한 형태로 포함시킬 수 있으나, 종종 분리된 입자들로서 포함시킨다.
상면시이트
상면시이트(21)는 단일층 또는 여러층을 포함할 수 있다. 바람직한 실시태양으로, 상면시이트는 상기 상면시이트의 착용자 대향면을 제공하는 제 1 층(22), 및 상기 제 1 층과 흡수 구조물/코어사이의 제 2 층(23)을 포함한다.
상면시이트(21)는 전체적으로 및 따라서 각 층들이 순응적이고, 부드러운 느낌을 주며, 착용자의 피부를 자극하지 않을 필요가 있다. 또한 하나 또는 두 방향으로 신장되도록 탄성 특성을 가질 수도 있다. 본 발명에 따라, 상면시이트를 상기 목적에 이용할 수 있고 당해분야에 공지된 임의의 물질들, 예를들어 부직포, 필름 또는 이들의 조합물로부터 제조할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 상면시이트의 하나이상의 층들(바람직하게는 상부층)은 액체 투과성의 천공된 중합체성 필름(22)을 포함한다.
바람직하게, 상기 상부층은 착용자 대향면으로부터 흡수 구조물로의 유체 이동을 촉진시키는 천공을 갖는 필름 물질에 의해 제공되며, 이는 예를들어 미국 특허 제 3,929,135; 4,151,240; 4,319,868; 4,324,426; 4,343,314; 및 4,591,523 호에 상세히 개시되어 있다.
상면시이트는 전형적으로 흡수 구조물의 전면을 통해 연장되며 바람직한 측면플랩, 측면 랩핑 요소 또는 날개의 일부 또는 전부로 연장되어 이들을 형성할 수 있다.
배면시이트
본 발명에 따른 흡수 제품은 단일 방향 유체 이동성의 통기성 배면시이트(24)를 포함한다. 배면시이트의 주요 역할은 흡수 구조물에 흡수되고 보유된 배설물이 흡수 제품과 접촉하는 물품들, 예를들어 언더팬츠, 팬츠, 파자마 및 언더가멘트를 적시는 것을 방지하는 것이다. 그러나, 본 발명의 흡수 제품의 배면시이트는 또한 상기를 통한 증기와 공기의 이동을 허용하여 공기가 상기 배면시이트의 내외로 순환되게 한다.
본 발명에 사용된 "단일 방향"이란 용어는 코어의 방향에서, 완전히는 아니지만, 적어도 거의 한 방향의 유체 이동성을 갖는 물질을 지칭한다. 유체 지향성은 시험 방법편에서 본 발명에 상세히 설명된 시험 방법 3을 사용하여 확인할 수 있다.
본 발명에 따라, 배면시이트는 바람직하게는 2 개 이상의 층, 즉 기체 투과성의 천공된 중합체성 필름(25)을 포함하는 제 1 층 및 기체 투과성의 섬유성 직물층(26)을 포함하는 제 2 층을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 층은 바람직하게 유사한 상대 공극 부피를 갖는다. 상기 제 1 층은 전형적으로 상기 코어(27)에 인접하여 배치되고 배면시이트의 후속적인 층들은 전형적으로 상기 코어로부터 더 멀리 배치된다. 배면시이트는 추가의 층들을 포함할 수도 있다. 모든 경우에 코어로부터 가장 멀리 떨어진 최외각층이 외부층이다. 배면시이트의 모든 층들은 실질적으로 서로 긴밀하게 직접 접촉할 수 있다.
배면시이트의 천공된 제 1 층(25)은 상기 층의 의복 대향면의 수평면이상으로 코어를 향해 연장되어 돌출부(29)를 형성하는 분리된 천공들(28)을 갖는 층을 포함한다. 각각의 돌출부들은 그의 종결 단부에 위치한 오리피스를 갖는다. 바람직하게 상기 돌출부들은 미국 특허 제 3,929,135 호에 개시된 것들과 유사한 깔때기 또는 원뿔 형상을 갖는다. 상기 층의 평면내에 위치한 천공들 및 돌출부의 종결 단부에 위치한 오리피스 자체는 환상이거나 비환상일 수 있다. 어떤 경우에라도, 돌출부의 종결부에서의 오리피스의 횡단면적 또는 칫수는 상기 층의 평면내에 위치한 천공의 횡단면적 또는 칫수보다 작다. 배면시이트의 제 1 층은 전형적으로 전체 필름층 면적의 5% 이상, 바람직하게는 10 내지 35%의 개방 면적을 갖는다. 상기 층의 개방 면적은 시험 방법편에서 본 발명에 상세히 개시된 시험 방법 4를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명에 따라, 상기 배면시이트의 제 1 층(25)을 당해분야에 공지된 임의의 물질로부터 제조할 수 있으나, 바람직하게는 통상적으로 수득할 수 있는 중합체성 물질로부터 제조한다.
상기 배면시이트의 제 2 층은 당해분야에 공지된 중합체성 섬유, 예를들어 중합체성 부직포로 구성된 기체 투과성의 섬유성 직물층(26)을 포함한다. 상기 섬유성 섬유층은 바람직하게는 10 내지 100 g/m2, 보다 바람직하게는 15 내지 30 g/m2의 기본 중량을 갖는다. 상기 섬유들은 임의의 중합체성 물질, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아세테이트 섬유 또는 이들의 혼합물(섬유간 및 섬유내 혼합물), 및 또한 합성 섬유와 비흡수성 천연 섬유의 혼방물로 제조하거나 또는 처리된 천연 섬유, 예를들어 면을 사용할 수도 있다. 이들 섬유들을 바람직하게는 스펀본딩, 카딩 또는 용융 취입시킬 수도 있다. 바람직하게 제 2 층은 한면이 용융 취입된 섬유로 덮인 스펀본딩 섬유의 매트릭스 또는 양면이 방사취입된 섬유로 덮인 용융취입 섬유의 매트릭스를 포함한다. 배면시이트의 제 2 층은 또한 상기 섬유가 팽윤되고 섬유간 간격이 감소되도록 액체 흡수성인 섬유들을 상기 층의 5 중량% 이상으로 포함한다.
배면시이트는 전형적으로 흡수 구조물의 전면을 가로질러 연장되며 바람직한 측면플랩, 측면 랩핑 요소 또는 날개의 일부 또는 전부로 연장되어 이들을 형성할 수 있다.
유체 접촉각
본 발명의 제 1 양태에 따라, 하부 부분의 임의의 층은 착용자 대향면 및 의복 대향면을 갖고, 상기 표면들의 각각은 유체 접촉각을 가지며, 이때 상기 하부 부분의 상기 층들의 하나이상의 착용자 대향면은 인접층의 인접한 의복 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는다.
본 발명의 두번째 양태에 따라, 상기 하부 부분의 임의의 층은 착용자 대향면 및 의복 대향면을 갖고, 상기 층의 상기 표면들의 각각은 유체 접촉각을 가지며, 이때 상기 하부 부분의 상기 층들의 하나이상의 의복 대향면은 동일층의 착용자 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는다.
원칙적으로, 접촉각 구배가 상기 하부 부분중의 임의의 층의 임의의 표면(착용자 대향면 또는 의복 대향면)사이에 존재할 수 있다. 따라서, 유체 접촉각 구배는 동일층의 착용자 및 의복 대향면을 가로질러, 또는 하부 부분의 하나이상의 층의 의복 대향면과 인접층의 인접 표면사이, 즉 배면시이트의 제 1 층의 착용자와 의복 대향면사이, 배면시이트의 제 1 층의 의복 대향면과 제 2 층의 착용자 대향면사이, 배면시이트의 제 2 층의 착용자와 의복 대향면사이, 또는 임의의 후속적인 배면시이트 층들사이에 존재할 수 있다. 또한, 각층들이 특정한 접촉각 관계를 나타내는 이들 층들의 조합을 사용하여 하부 부분에 접촉각의 연속적인 구배를 생성시키는 것도 또한 예견된다.
그러나, 본 발명의 설명을 간략히 나타내기 위해서 이후부터는 코어의 의복 대향면과 배면시이트의 제 1 층의 착용자 대향면사이의 분명하거나 증가된 접촉각 구배의 존재에 촛점을 두기로 한다.
전형적으로, 고체 표면(112)상에 놓인 액체 방울(110)은 도 3에서 보이는 바와 같이 상기 고체 표면과 접촉각(A)을 만든다. 액체에 의한 고체 표면의 습윤성이 증가함에 따라, 접촉각 A는 감소한다. 액체에 의한 고체 표면의 습윤성이 감소함에 따라, 접촉각 A는 증가한다. 액체-고체 접촉각은 당해분야에 공지된 기법, 예를들어 문헌[Arthur W. Adamson,Physical Chemistry of Surfaces, Second Edition(1967)], [F.E. Bartell and H.H. Zuidema,J. Am. Chem. Soc., 58, 1449(1936)] 및 [J.J. Bikeman,Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 13, 443(1941)](이들 문헌은 각각 본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 보다 상세히 개시된 기법으로부터 측정할 수 있다. 당해분야의 보다 최근의 문헌으로는 [Cheng, et al.,Colloids and Surfaces43:151-167(1990)] 및 [Rotenberg, et al.,Journal of Colloid and Interface Science93(1): 169-183(1983)](이들 문헌은 또한 본 발명에 참고로 인용되어 있다)이 있다.
본 발명에 사용된 "친수성"이라는 용어는 침착된 수성 유체(예: 수성 체액)에 의해 습윤될 수 있는 표면을 지칭하는데 사용된다. 친수성 및 습윤성은 전형적으로 관련된 유체 및 고체 표면의 접촉각 및 표면 장력으로 정의된다. 이는 문헌[Robert F. Gould, Contact Angle,Wettability and Adhesion, the American Chemical Society(Copyright 1964)](본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 보다 상세히 논의되어 있다. 표면은 유체가 상기 표면을 통해 자발적으로 퍼지는 경향이 있을때 수성 유체에 의해 젖는다(친수성)고 한다. 환언하면, 표면은 수성 유체가 상기 표면을 통해 자발적으로 퍼지는 경향이 없으면 "소수성"으로 간주된다.
액체/고체 접촉각은 표면 이질성(예를들어, 화학적 및 물리적 성질, 예를들어 조도), 오염도, 고체 표면의 화학적/물리적 처리 또는 조성 뿐만아니라 액체의 성질 및 그의 오염도에 따라 변한다. 고체의 표면 에너지는 또한 접촉각에 영향을 준다. 고체의 표면 에너지가 감소되면, 접촉각은 증가한다. 고체의 표면 에너지가 증가하면, 접촉각은 감소한다.
액체를 고체 표면(예: 필름 또는 섬유)으로부터 분리시키는데 필요한 에너지를 하기 수학식 1로 나타낸다:
상기식에서,
W는 erg/cm2(x 10-3J/m2)로 측정되는 결합일이고,
G는 다인/cm(x 103N/m)로 측정되는 액체의 표면 장력이고,
A는 。로 측정되는 액체-고체 접촉각이다.
주어진 액체에 대해서, 결합일은 액체-고체 접촉각의 코사인에 따라 증가한다(접촉각 A가 0일때 최대값에 도달한다).
결합일은 주어진 액체 대한 주어진 표면의 표면 에너지 특징을 이해하고 정량화하는데 유용한 수단중 하나이다.
표 a은 특정 유체(예: 물, 그의 표면 장력은 75 다인/cm(75 x 10-3J/m2)이다)에 대한 고체-액체 접촉각과 결합일간의 관계를 예시하는데 유용하다.
A(。) cos A 1 + cos A W (erg/cm2(x 10-3J/m2))
0 1 2 150
30 0.87 1.87 140
60 0.5 1.50 113
90 0 1.00 75
120 -0.5 0.5 38
150 -0.87 0.13 10
180 -1 0 0
표 a에 나타낸 바와 같이, 특정 표면의 결합일이 감소할때(상기 특정 표면의 보다 낮은 표면 에너지를 나타냄), 상기 유체의 상기 표면에 대한 접촉각은 증가하며, 따라서 유체는 "구슬" 모양이 되어 보다 작은 접촉 표면적을 차지하는 경향이 있다. 이의 역은 주어진 표면의 표면 에너지가 주어진 유체에 따라 감소할때도 마찬가지로 사실이다. 그러므로, 결합일은 고체 표면에 대한 계면 유체 현상에 영향을 준다.
보다 중요하게는, 본 발명과 관련하여, 유체 접촉각에 의해 예시되는 표면 에너지 구배 또는 불연속성이 유체 이동을 방지하는데 유용한 것으로 밝혀졌다. 도 4는 상이한 표면 에너지를 갖는 2 개의 영역 (113)과 (115)(예시를 위해 상이한 빗금 표시로 나타냄)를 갖는 고체 표면상에 놓인 유체의 소적(110)을 예시한다. 도 4에 예시된 상황하에서, 영역(113)은 영역(115)보다 상대적으로 낮은 표면 에너지를 나타내며, 따라서 영역(115)보다 유체 소적에 대한 감소된 습윤성을 나타낸다. 따라서, 소적(110)은 소적 접촉 영역(115)의 테두리에서 생성된 접촉각(A(a))보다 큰 소적 접촉 영역(113)의 테두리에서의 접촉각(A(b))을 생성시킨다. 명확한 표현을 위해 점 "a" 및 "b"를 평면상에 놓았지만, 점 "a" 및 "b"간의 거리 "dx"는 직선일 필요는 없으며, 대신에 이는 표면의 형상에 관계없이 소적/표면 접촉 정도를 나타냄을 알아야 한다. 따라서 소적(110)은 표면 에너지 불균형을 경험하며 따라서 영역 (113)과 (115)간의 상대적인 표면 에너지의 차(즉, 표면 에너지 구배 또는 불연속성)에 기인한 외부힘을 경험하게 된다. 상기 표면 에너지 차를 하기 수학식 2로 나타낸다:
상기식에서,
dF는 유체 소적에 대한 전체 힘이고,
dx는 기준 위치 "a"와 "b"간의 거리이고,
G는 상기 정의된 바와 같고,
A(a) 및 A(b)는 각각 위치 "a" 및 "b"에서의 접촉각(A)이다.
cos A(a) 및 cos A(b)에 대해 수학식 (1)을 풀고 이를 수학식 (2)에 대입하면 하기 수학식 (3)을 얻는다:
dF=G[(W(a)/G-1)-(W(b)/G-1)]dx
수학식 (3)을 간단히 수학식 (4)로 나타낼 수 있다:
dF=(W(a)-W(b))dx
2 개의 표면간의 표면 에너지 차의 중요성은 수학식 (4)에서 명백히 나타나며, 이는 결합일의 차이의 크기 변화가 힘의 크기에 직접 비례함을 나타낸다.
표면 에너지 효과 및 모세관성에 대한 물리적 성질의 보다 상세한 논의가 문헌[Portnoy K. Chatterjee,Textile Science and Technology, Volume 7,Absorbency(1985)] 및 [A.M. Schwartz,Capilliarity, Theory and Practice, Ind. Eng. Chem.61,10(1969)](본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.
따라서, 소적에 의해 경험하게되는 힘은 이 경우 보다 높은 표면 에너지를 특징으로 하는 표면의 방향으로의 코어를 향한 이동을 야기시킬 것이다. 간략성과 표현상 명확성을 위해서, 표면 에너지 구배 또는 불연속성을 도 4에 일정하지만 상이한 표면 에너지를 갖는 잘-한정된 영역들간의 단일의 뚜렷한 불연속부 또는 경계부로서 나타내었다. 표면 에너지 구배는 또한 연속적인 구배 또는 단계적인 구배로서 존재할 수도 있으며, 이때 임의의 특정 소적(또는 이러한 소적의 부분들)에 가해진 힘은 각각의 특정한 소적 접촉 영역에서의 표면 에너지에 의해 측정된다.
본원에 사용된 "구배"라는 용어는 표면 에너지 또는 결합일간의 차이에 적용되는 경우 측정가능한 거리에 걸쳐 일어나는 표면 에너지 또는 결합일의 변화를 나타낸다. "불연속성"이란 용어는 "구배" 또는 변화의 유형을 지칭하는 것으로, 이때 표면 에너지의 변화는 필수적으로 0의 거리에 걸쳐 일어난다. 따라서, 본원에 사용된 모든 "불연속성"은 "구배"라는 정의내에 포함된다.
또한 본원에 사용된 "모세관" 및 "모세관성"이란 용어는 일반적으로 하기 라플레이스(Laplace) 식 (5)로 나타내는 원리에 따라 유체 이동할 수 있는 구조물내의 통로, 천공, 기공 또는 공간을 지칭하는데 사용된다:
상기식에서,
p는 모세관압이고,
R은 모세관의 내부 반경(모세관 반경)이고,
G 및 A는 상기 정의한 바와 같다.
본원에 참고로 인용된 문헌[Emery I. Valko,Penetration of Fabrics, Chem. Aftertreat. Text, Chapter III, (1971), pp. 83-113]에 개시된 바와 같이 A가 90°인 경우, A의 코사인은 0이고, 모세관압이 없다. A가 90°이상인 경우, 코사인 A는 음수이고 모세관 압은 유체가 모세관에 들어가는 것에 저항한다. 따라서, 친수성 수용액의 경우, 모세관 벽은 인식될 만한 모세관 현상이 일어나도록 친수성 이어야만한다. 또한 R이 증가함에 따라(더 큰 천공/모세관 구조), 모세관압이 감소하므로, R은 의미있는 값을 갖도록 p에 대해 충분히 작아야만 한다.
아마도 모세관 또는 유체 통로 자체의 배향 및 배치에 대한 구배 자체의 특정한 배향 또는 배치가 적어도 표면 에너지 구배의 존재만큼 중요하다.
물은 단지 논의 목적을 위한 예로서 기준 액체로서 사용될 뿐이고 이로 한정하고자함이 아니다. 물의 물성은 잘 확립되어있고, 물은 쉽게 이용가능하고 일반적으로 어디에서 수득하든지간에 균일한 성질을 갖는다. 물에 관한 접착일의 개념은 목적하는 유체의 특정한 표면 장력 특징을 고려함으로써 혈액, 생리혈 및 뇨와 같은 다른 유체에도 쉽게 응용될 수 있다.
흡수 코어에 인접하게 접촉 위치하는 배면시이트의 일부에 인접한 비교적 낮은 표면에너지 및 착용자의 피부에 접촉하도록 위치된 비교적 낮은 표면 에너지 부분을 생성시키는 코어와 배면시이트 사이의 표면 에너지 구배를 가짐으로써, 배면시이트는 비교적 높은 표면 에너지를 나타내는 코어로부터 비교적 낮은 표면 에너지를 나타내는 배면시이트로 유체 방울이 이동하는 것을 방해할 수 있다. 액체 방울의 이동은 액체-고체 접촉면상에 작용하는 표면 장력의 불균형을 일으키는 낮은 표면 에너지 부분과 높은 표면 에너지 부분사이의 접촉각 차에 의해 유도된다. 음의 모세관 압을 생성시키는 생성된 표면 에너지 구배는 흡수 제품상의 천공된 배면시이트, 예를들어 흡수 제품(1)상의 배면시이트(2,24)에 사용하기에 특히 적합하다.
전술된 설명에 따른 표면 에너지 구배를 갖는 천공된 배면시이트를 가짐으로써 습윤 가능성은 감소된다. 일부 사용중의 힘이 수거된 유체를 패드로부터 압착(예를 들면 배면시이트의 하부면을 향해 흡수 코어로부터 압착됨)시키는 경향이 있지만, 이런 바람직하지못한 이동은 유체가 배면시이트의 개구를 통해 패드의 바깥으로 향하고자 할 때 상기 유체를 밀어내는 비교적 낮은 표면 에너지를 갖는 배면시이트의 표면에 의해 저지될 것이다.
따라서, 유체는 코어와 배면시이트 사이의 표면 에너지 구배의 구동력에 의해 흡수 코어에 보다 쉽게 보유된다.
본 발명의 표면 에너지 구배에 관하여, 임의의 이런 구배의 상한 및 하한은 서로에 대해 상대적임을 명심하는 것이 중요하다. 즉, 계면이 표면 에너지 구배를 한정하는 배면시이트와 코어의 영역들은 소수성/친수성 범위가 상이한 면상에 있을 필요가 없다. 즉, 구배는 다양한 정도의 소수성 또는 다양한 정도의 친수성을 갖는 2개의 표면에 의해 확립될 수 있으며, 소수성 표면과 친수성 표면으로 확립될 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 코어로부터 유입되는 유체에 부여되는 구동력을 극대화시키고 가멘트 접촉면상의 배면시이트가 완전히 습윤되는 것을 최소화시키기위해서는, 배면시이트의 상면이 비교적 낮은 표면 에너지를 갖는 것, 즉 일반적으로 소수성인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서 표면 에너지 구배는 배면시이트의 단일 방향 유체 이동 특성과의 상승효과를 제공하여 배면시이트를 통한 유체 이동을 방지한다. 배면시이트의 제 1 면상의 유체는, 코어로부터 배면시이트 및 의복을 향한 그의 이동과 상반되는 2 개의 상이하지만 상보적인 구동력과 직면하게 된다. 이들 2 개의 힘은 유사하게 결합되어 배면시이트를 향한 유체 이동을 방해하여 습윤의 빈도수를 매우 감소시킨다.
본 발명의 흡수 제품에 따른 천공된 배면시이트와 코어를 디자인 하는데 다수의 물리적 변수가 고려되어야만 하고, 보다 특히 적절한 유체 취급을 위해 표면 에너지 구배의 적절한 크기 및 배치를 고려해야만한다. 이런 인자에는 사용하는 물질에 따른 표면 에너지 차의 크기, 물질의 이동성, 물질의 생체적합성, 다공성 또는 모세관 크기, 전체 캘리퍼 및 기하학, 유체 점도 및 표면 장력, 및 계면의 어느 한 면상의 다른 구조물의 존재 또는 부재가 포함된다.
바람직하게는 표면 에너지 구배를 제공하는 2 개의 인접한 표면사이의 유체 접촉각의 차이는 10°이상, 바람직하게는 20°이상이어야하고, 낮은 표면 에너지를 갖는 표면은 90°이상, 바람직하게는 100°이상, 보다 바람직하게는 110°이상, 가장 바람직하게는 120°이상의 유체 접촉각을 가져야한다.
본 발명에 따라, 층의 접촉각을 표면을 보다 친수성으로 만듦으로써 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따라 도 2에 도시된 배면시이트를 제조하기 위해서, 폴리에틸렌 시이트를 천공된 성형 필름상에 진공이 형성되는 드럼상으로 압출시키고, 이어서 경우에 따라, 일반적으로 1982년 9월 28일자로 토마스(Thomas) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,351,784 호; 1984년 6월 26일자로 토마스에게 허여된 제 4,456,570 호; 및 1985년 8월 13일자로 토마스에게 허여된 제 4,535,020 호(상기 특허들은 본 발명에 참고로 인용된다)의 교시에 따라 코로나 방출 처리한다. 그런 다음 비교적 낮은 표면 에너지를 갖는 표면 처리를 천공된 성형 필름의 착용자 대향면에 가하고 바람직하게는 경화시킨다. 적합한 표면 처리제는 실-오프(Syl-Off) 7048로서 시판되는 가교결합제가 각각 100 부 대 10 부의 비로 첨가된 실-오프 7677로 시판되는 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)의 실리콘 이형 코팅제이다. 다른 적합한 표면 처리제는 각각 100 부 대 2.5 부의 비로, UV 9300 및 UV 9380C-D1으로 뉴욕주 워터포드 소재의 제너랄 엘렉트릭 캄파니, 실리콘 제품 지부에서 시판되는 2가지 실리콘의 블렌드를 포함하는 UV 경화성 실리콘 코팅제이다. 상기와 같은 실리콘 블렌드가 도 2에 도시된 바와 같은 성형 필름상에 사용되는 경우, 표면적 제곱 미터당 0.25g이상, 바람직하게는 0.5 내지 8.0g의 코팅제 적용 수준이 만족스럽게 사용되었지만, 배면시이트의 성질 및 유체의 특징 등에 따른 특정한 용도의 경우 다른 코팅제 수준이 적합할 수도 있다.
다른 적합한 처리 물질은 불화중합체(예를 들면 상표명 테플론(TEFLON)으로 시판되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)) 및 염화불화중합체와 같은 불화된 물질을 포함하지만 이에 한정되지않는다. 표면 에너지를 감소시키는데 적합한 다른 물질로는 바셀린, 라텍스, 파라핀 등과 같은 탄화수소가 있으며, 실리콘 물질이 현재 생체적합성 때문에 흡수 제품에 사용하기에 바람직하다. 본원에서 사용되는 용어 "생체적합성"은 생물종 또는 당단백질, 혈소판 등과 같은 생물학적 물질에 대한 낮은 수준의 특이적 흡착성, 또는 달리 말하자면 낮은 친화성을 갖는 물질을 의미한다. 이런 물질은 사용 조건하에서 다른 물질보다 더 큰 정도로 생물학적 물질에 침착하지않는 경향이 있다. 이 성질은 후속적인 유체 취급 상황에 필요한 표면 에너지 성질을 더 잘 보유할 수 있게 한다. 생체적합성이 없으면, 이런 생물학적 물질의 침착이 표면의 조도 또는 불균일성을 증가시켜, 유체 이동을 저지시키는 힘 또는 저항을 증가시킨다. 결과적으로 생체적합성은 유체 이동에 대한 저지력 또는 저항을 감소시키며 따라서 유체가 표면 에너지 구배 및 모세관 구조에 더 빨리 접근하게 한다. 실질적으로 동일한 표면 에너지를 유지하면서 또한 후속의 유체 침착 또는 침착동안에 원래의 표면 에너지 차가 유지된다.
그러나, 생체적합성은 낮은 표면 에너지와 동의어는 아니다. 폴리우레탄과 같은 일부 물질은 어느 정도의 생체적합성을 나타내지만 또한 상당히 높은 표면 에너지를 나타낸다. 실리콘 및 불화 물질과 같은 현재 바람직한 물질은 낮은 표면 에너지 및 생체적합성 모두를 나타내는 것이다.
폴리에틸렌 필름의 리본을 천공된 성형 필름으로 전환시키는 또다른 바람직한 방법은 물 등을 포함하는 고압 유체 젯트를 상기 필름의 한면에, 바람직하게는 상기 필름의 반대면에 인접하게 진공을 가하면서 적용시키는 것이다. 이러한 방법은 1986년 9월 2일자로 큐로(Curro) 등에게 허여된 통상적으로 양도된 미국 특허 제 4,609,518 호; 1986년 12월 16일자로 큐로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호; 1987년 1월 20일자로 웰렛트(Ouellette) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,637,819 호; 1987년 7월 21일자로 린맨(Linman) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,681,793 호; 1987년 9월 22일자로 큐로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,695,422 호; 1988년 10월 18일자로 큐로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,778,644 호; 1989년 6월 13일자로 큐로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,839,216 호; 및 1989년 7월 11일자로 라이온스(Lyons) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,846,821 호(이들 특허는 모두 본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 보다 상세히 개시되어 있다. 천공된 성형 필름은 경우에 따라 코로나 방출 처리를 가할 수도 있다. 이어서 실리콘 이형 코팅제를 상기 천공된 성형 필름의 제 1 면에 가하거나 인쇄할 수도 있으며, 바람직하게는 경화시킨다. 실리콘 처리된 표면의 표면 에너지는 비처리된 배면시이트 면의 표면 에너지 보다 작다.
한편으로, 보다 낮은 표면 에너지를 나타내는 층, 예를들어 천공된 중합체성 배면시이트 층에 상기 층을 소수성으로 만드는 제작과정동안 상기 층내에 저 표면 에너지 물질을 혼입시킬 수도 있다. 이때 이 층은 그의 표면에 저 표면 에너지 물질이 가해질 수 있다. 전형적으로, 상기 층은 상기 층의 5 중량% 이상의 저 표면 에너지 물질을 포함한다.
본 발명에 따라, 흡수 제품을 당 분야에 공지된 임의의 수단에 의해 상면시이트, 배면시이트 및 흡수 코어와 같은 다양한 요소를 연결시킴으로써 제조한다. 예를 들면 배면시이트 및/또는 상면시이트를 접착제의 일정한 연속 층, 접착제의 패턴 층 또는 접착제의 임의의 개별적인 선, 나선 또는 점의 배열에 의해 흡수 코어에 또는 서로 연결시킬 수 있다. 한편으로, 요소들을 열 결합, 가압 결합, 초음파 결합, 동력학적 결합 또는 당분야에 공지된 임의의 다른 적합한 연결 수단 및 이들의 조합에 의해 연결시킬 수 있다.
본 발명에 따라, 흡수 제품을 생리대, 팬티 라이너, 성인용 실금자용 제품 및 유아용 기저귀와 같은 용도에 사용할 수 있다. 따라서, 본 원에 개시된 성분들 이외에, 흡수 제품은 상기 제품의 용도에 따라 탄성 물질, 고착 요소 등을 포함할 수도 있다. 본 발명은 생리대 및 팬티 라이너에 특히 적합하다.
본 발명에 따른 흡수 제품을 하기와 같이 제조하였다.
배면시이트를 하기의 원료 물질로부터 제작하였다:
a) 14 g/m2의 스펀본딩된 층과 14 g/m2의 용융 취입층을 갖는 부직포 28 g/m2(코로빈 게엠베하(Corovin GmbH, Peine, Germany)로부터 입수, 상표명 MD 2005).
b) 트레데가 필름 프로덕츠(Tredegar Film Products, USA)로부터 입수할 수 있는 미국 특허 제 3,929,135 호에 따른 폴리에틸렌 성형 필름. 상기 필름은 19%의 개방 면적, 0.48 mm의 엠보싱된 두께(깔때기 높이) 및 0.465 mm의 의복 대향면에 대한 천공 직경을 갖는 환상의 천공을 갖는다.
돌출된 천공들이 흡수 제품의 착용자 대향면을 향해 배향된 상술한 필름층(b)를 흡수 제품의 의복 대향면이 방사 용융된 부직포(a)와 결합시켜 배면시이트를 제조하였다.
각각의 시험 샘플을 상기 배면시이트 구조물에 대한 긴밀한 유체 접촉부 또는 그의 일부를 형성하는 물질에 특정한 처리를 가함을 제외하고 모든 면에서 동일한 조건하에서 제조하였다. 시험 샘플로, 프록터 앤드 갬블 게엠베하(Schwalbach/Germany)로부터 입수할 수 있는 상표명 "Always Ultra Normal"로 생산되는 생리대 패드를 전체 구조물에 대해 배면시이트를 매우 적게 부착시킴을 제외하고 통상적인 제작 공정에 따라 제작하였다. 이에 의해 기존의 불투과성(액체 및 기체에 대해) 플라스틱 필름이 제거되고 또다른 통기성 배면시이트가 대체된 배면시이트가 수득되었다. 생리대의 구조는 추가적인 표면 처리(실리콘 코팅제를 통한 하나의 액체/고체 표면의 표면 에너지의 강하)를 제외하고 모든 실시예에 대해 동일하였다.
실시예 1(대조용):
상기에 개시된 통기성 배면시이트는 트레데가 USA에 의해 제작 코드 X-1522로 생산된 저밀도 PE로 제조된 단일방향(한 방향)의 원추형 천공된 필름(CPT)을 포함하며, 이를 티슈 및 흡수성 겔화 물질로 구성된 흡수 코어와 접촉하도록 위치시킨다. 접촉하는 착용자 대향면은 코로빈 게엠베하(Germany)로부터 상표명 MD 2005로 제작되는 부직 적층물로 구성된다. 상기 부직 적층물은 14 g/m2의 스펀본드 및 14 g/m2의 용융 취입부로 이루어진다. 어떠한 추가의 표면 처리제도 적용되지 않았다.
실시예 2:
왈키소프트 덴마크(Walkisoft Denmark, 물질 코드: Metmar Kotka)로부터 공된 흡수 코어 티슈의 의복 대향면(30)(천공된 단일방향 필름의 착용자 대향면(31)과 접촉되게 놓인다)이 기본 중량 약 6 g/m2의 열 경화된 실리콘으로 처리된 것을 제외하고 실시예 1의 구조와 동일한 구조를 갖는다. 상기 실리콘은 다우 코닝 USA로부터 제작되어 SYL-OFF 7048 가교결합제/SYL-OFF 7677 이형제 코터(혼합 비율 10%:90%)로 시판된다.
실시예 3:
트레데가 USA에 의해 제작 코드 X-1522로 생산되는 저밀도 PE로 제조된 천공된 단일방향 필름(CPT)으로 된 착용자 대향면(31)(흡수 코어 티슈(200)와 접촉하도록 놓인다)이 기본 중량 약 3 g/m2의 열 경화된 실리콘으로 처리된 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 구조를 갖는다. 상기 실리콘은 다우 코닝 USA로부터 제작되어 SYL-OFF 7048 가교결합제/SYL-OFF 7677 이형제 코터(혼합 비율 10%:90%)로 시판된다.
실시예 4:
천공된 단일방향 필름이 저밀도 PE(84%) 및 실리콘(16%)의 블렌드로 제조되고 트레데가 필름 프로덕츠 비브이(Tredegar Film Products B.V., Holland)로부터 피 앤 지 페스카라 테크니칼 센터(P&G Pescara Technical Centre S.p.A)의 요청에 의해 공급된 것임을 제외하고 실시예 1과 동일한 구조를 갖는다. 상기 물질은 코드명 X-1522로 제작되는 물질에 필적하는 조건하에서 제조되었다.
실시예 5:
천공된 단일방향 필름(CPT)이 고밀도 폴리에틸렌(트레데가 필름 프로덕츠 USA로부터 개발 코드 15112로 공급된다)으로 제조된 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 구조를 갖는다. 실시예 3에서와 같이, 천공된 단일방향 필름(CPT-HDPE)의 착용자 대향면(31)(흡수 코어 티슈와 접촉하도록 놓인다)이 기본 중량 약 3 g/m2의 열 경화된 실리콘으로 추가 처리되었다. 상기 실리콘은 다우 코닝 USA로부터 제작되어 SYL-OFF 7048 가교결합제/SYL-OFF 7677 이형제 코터(혼합 비율 10%:90%)로 시판된다.
시험 방법
시험 방법 1a 및 1b - 습윤 시험
습윤 시험은 체 분비물의 이동을 방해하는 통기성 배면시이트 또는 배면시이트 제조물의 성질을 평가하기위해 사용된다. 이는 하기 방법 설명에 상세한 바와 같이 시험 용액의 조성을 단순히 변화시킴으로써 전체 범위의 체 분비물에 대해 다공성 배면시이트의 액체-불투과성 정도의 직접적인 측정으로서 사용될 수 있다.
방법의 기본 원리:
시험의 기본 원리는 체 분비물을 이용하여 일회용 흡수 제품의 사용중 부하를 시뮬레이션하는 것이다. 이를 수행하기위해 예를 들면 생리대를 제조하고 방풍 유리로 제조된 투명한 시험대에 편평하게 위치시킨다. 제품을 착용자 대향면(윗면)이 노출되고 의복 대향면(배면)이 시험대와 접촉하게 놓는다. 분석할 시료위에 목적하는 시험 액체의 임의의 목적하는 양을 전달(한꺼번에 또는 경우에 따라 일련의 단계로)시킬 수 있는 액체 이동 시스템을 매단다.
시험 시료의 최외부면과 투명한 시험대 사이에 흡수 여과지 시이트를 놓는다. 이 흡수 여과지를 예를 들면 팬티에 부착된 생리대 또는 의류와 밀접하게 접촉하는 기저귀/실금자용 기구를 시뮬레이션하기 위해 시험 시료의 배면시이트와 긴밀하게 접촉시킨다. 투명한 시험대의 바로 아래에는 흡수 여과지(체 분비물을 시뮬레이션한 착색 용액으로 습윤됨)의 임의의 변화가 연속적으로 관찰되도록 거울을 놓는다. 예를 들면, 다공성 배면시이트가 액체 이동에 적절하게 저항하지 못하는 경우, 여과지는 착색 용액으로 습윤될 것이고 이는 거울로 관찰할 수 있다. 이동의 시간 의존성에 추가하여 중량 또는 바람직하게는 흡수 여과지(팬티를 시뮬레이션한 것)상의 얼룩의 크기로서의 이동된 용액의 크기가 쉽게 측정될 수 있다.
하기 설명한 바람직한 시험 방법에 따라 시료 뷰렛을 통해서 보정된 전달 시스템을 통해 시험 시료에 시험 용액을 도입한다. 일단 패드가 시험 용액으로 충전되면 상면시이트(착용자 대향면)에 시험 용액이 고여있지않도록 용액이 시험 시료로 흡수되게 1분간 기다린다.
1분동안 기다린 다음, 시험 시료를 보다 응력이 있지만 일반적으로 사용중에 수득될 수 있는 압력을 반영하는 것으로 생각되는 70g/㎠(제곱 cm당 g)의 압력하에 놓는다. 시험 시료를 30분 이상의 기간동안 70g/㎠의 압력하에 유지시키고, 예를 들어 흡수지상의 착색 얼룩 면적을 5 분 간격으로 측정한다. 혈액과 같은 일부 체 분비물의 이동성 또는 확산 과정이 상당히 오랜 시간이 소요되므로 연장된 시간동안 측정하는 것이 특히 중요하다.
습윤 실패 기작을 이해하는 것과 정확한 시험 디자인을 지키는 것이 이를 정확하게 평가할 수 있게한다. 예를 들면 비교적 큰 천공(200㎛이상)을 갖는 통기성 배면시이트가 시험 시료를 가압하였을 때 비교적 빨리 일어날 수 있는 압출 과정(앉았을 때 미치는 압력이 비교적 큰 천공을 통해 액체에 가해지는 경우와 같은)에 의해 보다 실패하기 쉽다. 대조적으로, 더 작은 천공(200㎛ 미만)을 갖는 다공성 물질은 단순한 확산 또는 모세관 구동성 확산 과정에 의해 보다 실패하기 쉽다. 이런 과정은 압출 과정보다 느리다.
방법 1a: 고 분출 시뮬레이션
본 제 1 시험 디자인에서는 높은 부하량(시험 용액의 급작스러운 분출) 시뮬레이션하에서의 다공성 배면시이트의 불투과성을 측정한다. 이러한 사용중 시뮬레이션은 전형적으로 흡수 코어(또는 구조물)가 기능하여 체 분비물을 적절하게 흡수하고 결합하는 한정된 기간을 필요로하기 때문에 제어하기 가장 어렵다(이는 종종 장기간 누워있거나 앉아있다가 일어나는 경우에 발생한다). 예를 들면 셀룰로즈 섬유(에어펠트, 티슈)로 구성된 흡수 코어 및 흡수성 겔화 물질은 액체가 적절하게 흡수되고 단단히 결합할 때까지 몇분이 소요된다. 공극 또는 섬유간 공간을 차지하고있는 결합되지않은 분비물은 매우 유동적이고 다공성 배면시이트로 빨리 이동하여 가압하에서 압출되거나 모세관 힘에 의해 배면시이트를 통해 이동될 수 있다.
고 분출 시뮬레이션은 전형적인 생리대에 대해 하기의 조건하에서 상기 일반적인 내용에서 설명된 바와 같이 수행된다:
시험 용액: 합성 뇨 + 1% 계면활성제 또는 인조 생리혈 + 1% 계면활성제
분출 부피(㎖): 생리대의 경우 10㎖
분출 속도(㎖/분): 10(즉 60초에 10㎖)
가해진 압력(1초간 기다린 후): 70g/㎠
결과는 5, 10, 20, 30분 경과후 제곱 cm 당 얼룩/습윤 영역으로서 보고된다.
방법 1b: 반복적인 부하 시뮬레이션
본 시험 디자인에서, 체 분비물이 한번에 배출되기 보다는 주기적으로 반복 배출되는 보다 전형적인 부하 조건하에서 통기성 배면시이트의 불투과성을 측정한다. 전형적인 생리대에 대해 수행된 반복 부하 시뮬레이션은 하기의 구체적인 조건을 사용하여 상기 일반적인 설명에 따라 수행된다:
구체적으로 시험 시료의 중간에 위치된 시험 용액(하기 참조) 5㎖을 시료에 가한다. 1분간 시험 액체가 흡수되기를 기다리고 5분동안 압력을 가한다. 이 기간 후에 완전히 습윤된 크기(면적)를 측정하고 기록한다. 압력을 곧 제거하고 시료에 다시 5㎖의 시험 용액을 부하한다. 다시 1분간 액체가 흡수되기를 기다리고 시료(이제는 10㎖의 시험 용액을 함유함)에 5분간 압력을 가한다. 이 기간 후에 완전히 습윤된 크기(면적)를 측정하고 기록한다. 압력을 곧 제거하고 시료에 다시 5㎖의 세번째 시험 용액을 부하한다. 다시 1분간 액체가 흡수되기를 기다리고 시료(이제는 15㎖의 시험 용액을 함유함)에 5분간 압력을 가하고 얼룩 크기(완전히 습윤된)를 다시 측정한다. 패드에 20㎖의 용액이 부하될 때까지 이 과정을 계속한다.
시험 용액: 합성 뇨 + 1% 계면활성제 또는 인조 생리혈 + 1% 계면활성제
분출 부피(㎖): 생리대의 경우 5㎖씩 단계적으로 반복
최대 부하량: 20㎖
부하 속도(㎖/분): 2.5(즉 2분에 5㎖)
가해진 압력(1초간 기다린 후): 70g/㎠
결과는 5, 10, 15 및 20 분 경과후 제곱 cm 당 얼룩/습윤 면적으로서 보고된다.
시험 방법에 사용되는 시험 용액 유형 및 부피
시험 용액 조건을 가능한 통기성 배면시이트 디자인을 쉽게 평가하도록 사용되는 제품 최종 용도에 일치시키는 것이 중요하다. 생리대는 생리적 분비물을 함유하도록 디자인된다. 이들 분비물은 여성에 따라 상당히 다양할 수 있고 일일 위생 습관(세수, 세탁 등)에 의한 다양한 수준의 지방산 및 세제 유형의 오염물을 함유할 수 있다. 이들 성분은 매우 유동적이고 매우 낮은 표면 장력을 가질 수 있다. 실제적인 생리적 분비물 양상을 하기 상세한 바와 같이 계면활성제를 첨가하여 양의 혈액 및 뮤신으로부터 유도된 인조 생리혈을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 시험 용액의 부피는 1회 분출시 5㎖까지면 모든 사용중 분출 상황의 99%가 이 범위내에 들정도로 충분히 높다. 유사하게 사용중 생리대는 반복적으로 20㎖까지(모든 생리대의 95%가 이범위에 포함된다) 반복적으로 부하될 수 있고 거의 이 보다 높지 않다. 전형적으로 생리대는 10㎖(모든 생리대의 90%)이하의 부하량을 갖는다.
비록 실금자용 패드, 유아용 기저귀 또는 팬티라이너(생리 기간중에 또는 기간의 시작/끝에 여성에 의해 착용된다)가 생리대와는 다른 필요조건을 갖지만, 뇨 분비물에 더 가까운 시험 용액이 생리대상에 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고 신체 오염물(지방산, 계면활성제 및 세제 잔여물)이 여전히 발견되고 합성 뇨 용액에 계면활성제를 첨가하는 것은 사용중 발견되는 조건에 잘 상응한다. 여성용 위생 제품(생리대, 팬티라이너) 및 가벼운 요실금 기구를 사용하는 것은 매우 통상적이므로, 계면활성제를 함유한 합성 뇨 용액을 이용하여 잠재적인 통기성 배면시이트 물질 또는 구조물을 평가하는 것 또한 적절하다. 부피는 또한 제품이 사용될 수 있는 전형적인 조건을 반영하도록 선택된다. 기저귀 또는 보다 응력을 받는 실금자용 용도에 대해서, 본 방법을 보다 많은 시험 용액 부하 부피 및 전달 속도를 시뮬레이션하도록 쉽게 변형시킬 수 있다.
시험 용액의 제조: 합성뇨 + 1% 계면활성제(우레아B/1%)
시험 용액인 합성뇨를 먼저 10 ㎏ 마스터 배치로 제조하고 필요에 따라 보다 적은 양을 제거하고 계면활성제를 가한다. 각각 10 ㎏의 우레아B 배치는 하기의 성분들로 구성된다:
성분 화학식 양/10 ㎏ 배치
우레아 200 g
염화 나트륨 NaCl 90 g
황산 마그네슘 MgSO4·7H2O 11 g
염화 칼슘 CaCl2 6 g
증류수 H2O 9693 g
모든 시약들은 "시약 등급"이며, 표준 화학 공급처로부터 입수할 수 있다. 추가의 계면활성제는 페게시스(Pegesis, USA)로부터 Peosperse 200ML로 공급된다. 개별적인 측정을 위해, 전형적으로 100 ㎖의 우레아B/1% 계면활성제의 시험 용액을, 우레아 B 용액 90 ㎖과 계면활성제 10 ㎖을 혼합하여 제조한다. 우레아B/1% 용액은 성분들이 사용전에 분리되지 않도록 항상 혼합되어야 한다.
시험 용액의 제조: 인조 생리혈 + 1% 계면활성제
인조 생리혈(AMF)은 점도, 전기 전도도, 표면 장력 및 외관면에서 인간의 생리혈과 매우 유사하게 변형시킨 양(sheep)의 혈액을 기본으로 한다. 또한, 본 발명자들은 계면활성제(1%)를 상기 시험 유체(페게시스/USA에 의해 공급된 것)에 도입시켜 혈액의 표면 장력을 낮추게 되는 전형적인 위생 관행(및 몇몇 제한된 상황하에서는 음식물의 영향)이 추가의 계면활성제 또는 예상치 못한 수준의, 예를들어 지방산을 도입시킬 수도 있는 응력 상황을 보다 잘 반영시켰다. 저 표면 장력의 생리혈은 생리대와 같은 통기성 흡수 제품에 대한 배면시이트 습윤 실패에 가장 큰 기여요소이다.
시약:
1) 이중피브린화된 양의 혈액을 유니패스 에스피에이(Unipath S.p.A{Garbagnate Milanese/Italy})로부터 입수할 수 있다.
2) 제이티 베이커 홀랜드 레젼트 그레이드(J.T. Baker Holland Reagent Grade)로부터의 젖산(85 내지 95% w/w).
3) 시그마 케미칼 캄파니 USA로부터 시약 등급의 수산화 칼륨(KOH).
4) 시그마 케미칼 캄파니 USA로부터 시약 등급의 인산염 완충 염수 정제.
5) 시그마 케마칼 캄파니 USA로부터 시약 등급의 염화 나트륨.
6) 시그마 케마칼 캄파니 USA로부터 타입 III(CAS 84082-64-4)의 위 뮤신.
7) 증류수.
단계 1:
젖산 분말을 증류수에 용해시켜 9 ± 1%의 젖산 용액을 제조한다.
단계 2:
KOH 분말을 증류수에 용해시켜 10% 수산화 칼륨(KOH) 용액을 제조한다.
단계 3:
지시된 정제를 1 ℓ 증류수에 용해시켜 pH 7.2로 완충된 인산염 완충액을 제조한다.
단계 4:
460 ± 5 ㎖의 인산염 완충액과 7.5 ± 0.5 ㎖의 KOH 용액의 조성을 갖는 용액을 제조하고 45 ± 5 ℃로 서서히 가열한다.
단계 5:
약 30 g의 위 뮤신을 단계 4에서 제조한 에열(45 ± 5 ℃) 용액에 서서히 용해(일정하게 교반하면서)시켜 점성 용액을 제조한다. 일단 용해되면 용액의 온도를 50 내지 80 ℃로 상승시키고 혼합물을 약 15 분간 덮어둔다. 열을 줄여 40 내지 50 ℃의 비교적 일정한 온도를 유지시키고 2.5 시간동안 계속 교반한다.
단계 6:
고온 플레이트로부터 용액(단계 5로부터)을 회수하여 40 ℃ 미만으로 냉각시킨다. 10% 젖산 용액 2.0 ㎖을 가하고 2 분간 철저히 혼합한다.
단계 7:
용액을 오토클레이브에 넣고 15 분간 121 ℃의 온도로 가열한다.
단계 8:
상기 용액을 실온으로 냉각시키고 이중피브린화된 양의 혈액으로 1:1로 희석한다.
AMF의 제조에 이어서, 그의 점도, pH 및 전도도를 혈액 특징이 보통의 생리혈과 근사한 범위에 있도록 정한다(문헌[H.J. Bussing "zur Biochemie de Menstrualblutes" Zbl Gynaec, 179,456(1957)] 참조). 점도는 7 내지 8(단위 cStK)의 범위내에 있어야 한다. pH는 6.9 내지 7.5의 범위에 있고 전도도는 10.5 내지 13(단위 mmho)의 범위에 있어야 한다. 점도가 상술한 범위내에 있지 않으면, 이를 사용할 수 없으며 새로운 배치의 AMF를 제조해야 한다. 이는 사용된 위 뮤신의 양을 조절할 것으로 필요로 할 수 있다. 이는 천연 산물이기 때문에 그의 조성은 각각 다를 수도 있다.
개별적인 측정을 위해서, 전형적으로 계면활성제를 갖는 100 ㎖의 AMF 시험 용액을 AMF 용액 90 ㎖(25 ℃에서 유지된 것)과 계면활성제 10 ㎖을 혼합하여 제조한다. AMF/1% 계면활성제 용액을 성분들이 사용전에 분리되지 않도록 항상 혼합해야 한다. 상기 용액을 제조한지 4 시간내에 사용해야 한다.
방법 2: 유체 접촉각 측정
접촉각 시험은 고체 표면과 액체 소적간의 계면 특성을 평가하는 표준 시험이다. 접촉각, 즉 표면에 대해 소적이 형성하는 접촉각은 여러 상호작용의 반영이다. 액체-고체 상호작용의 성질이외에 액체의 성질, 그의 표면 장력, 고체 및 표면의 성질이 고려된다. 일반적으로 거친 표면에 대한 소적은 전형적으로 동일한 화학 조성을 갖는 매끄러운 표면에 대한 소적보다 더 큰 접촉각을 나타낸다. 물의 소적이 90° 이상의 접촉각을 나타낸다면, 그 표면은 액체에 대해 "소수성"으로 간주된다. 만일 그 접촉각이 90°미만이면 그 표면은 "친수성"으로 간주된다.
방법의 기본 원리:
액체가 표면에 대해 만드는 접촉각은 표면상의 소적의 광학적 분석에서부터 보다 신뢰성있는 기법에 이르기 까지 다양한 기법들로 측정할 수 있다. 접촉각을 측정하는데 사용되는 기법은 "윌헬미 플레이트 기법(Wilhelmy Plate Technique)"이다. 이 기법의 원리는 고체 샘플을 수 용기상에 매달고 상기 샘플을 한정된 깊이로 상기 물내로 서서히 강하시키고 이어서 이를 회수하는 것이다. 이어서 접촉시(침지 깊이 0) 상기 물질 샘플에 대해 물에 의해 발휘되는 지연력을 미세저울에 의해 측정하고 접촉각의 코사인을 하기 식으로부터 측정한다:
상기식에서,
F는 저울에 의해 측정되는 0의 침지 깊이에서의 샘플 힘(㎎)이고,
P는 계면에서의 샘플의 주변부(cm)이고,
ST는 표면 장력(다인 cm)이고,
CosΦ는 접촉각의 코사인이고,
g는 (위치 측정시) 중력 가속도이다.
접촉각의 측정에 사용되는 장치는 칸 인스트러먼츠 인코포레이티드(Cahn Instruments, Inc., Cerritos CA 90701-2275 U.S.A)에 의해 제작된 자동화된 "동력학적 접촉각 분석기(모델 DCA-322)"이다. 평가되는 각각의 물질(표 참조)에 대해서, 샘플(24 mm x 30 mm)을 준비하고 이를 장치 사용법에 명시된 대로 유리 슬라이드에 부착시킨다. 물질 샘플의 표면이 달리 오염되지 않도록 접촉되지 않게 대단히 조심해야 한다. 각 물질을 측정의 정확성을 보장하고 제작시 변수 또는 표면 불규칙성의 충격을 최소화하기 위해서 5 회 측정한다.
통상적으로 입수할 수 있는 물질의 표면(표면 장력 감소 처리됨)의 접촉각의 측정
실시예 표면 비처리된 접촉각 처리된 접촉각
A 코어 티슈(공급처: 왈키소프트 덴마크, Metmar Kotkar) ∼ 0 131
B LDPE 필름 코드 X-1522(공급처: 트레데가 USA) 102 121
C LDPE 필름 코드 X-1522-양면 처리된 것(공급처: 트레데가 USA) 102 144
D LDPE 필름 코드 X-1522-비천공된 것(공급처: 트레데가 필름 프로덕츠 비브이, 네덜란드)-양면 처리된 것 80 103
E LDPE + 실리콘(8%) 필름(비천공된 것)(공급처: 트레데가 필름 프로덕츠 비브이, 네덜란드)-양면 처리된 것 92 NA
F LDPE + 실리콘(16%) 필름-양면 처리된 것 (공급처: 트레데가 필름 프로덕츠 비브이, 네덜란드) 102 NA
G 필름 테플론(천공되지 않은 리본)(공급처: 3엠 코포레이션 USA) 130 NA
NA = 적용안됨, 물질이 이미 높은 접촉각을 나타냄
표면에 대한 액체의 접촉각 및 모세관 또는 압출 공정을 통해 액체를 전달하는 다공성 물질의 능력은 표면 이탈 또는 표면 구조, 액체의 성질, 및 표면과의 상호작용 뿐만아니라 이동 기작에 따라 다르다. 본 시험에 사용된 시험 용액은 고도로 친수성이고 높은 표면 장력을 갖는 증류수이다. 이에 의해 생리혈 또는 뇨 유형의 분비물에서 전형적으로 발견되거나 예상되는 것들보다 높은 접촉각을 생성시킨다. 표에 상세히 나타낸 절대 접촉각의 결과를 주의해서 볼 필요가 있다. 물에 의한 90°이상의 접촉각은 물질의 공극이 생리혈 유형의 분비물에 대해 음의 모세관력을 발휘할 것을 내포하지 않는다. 그러나, 접촉각의 증가는 문제의 물질을 통한 액체 이동(모세관 또는 압출을 통해) 정도/효율을 감소시키는 쪽으로 작용할 것이다.
습윤 시험 결과
실시예 시험 용액 시험 디자인 비처리된 습윤성(sqcm) 처리된 습윤성(sqcm)*
1 우레아B/1% 1a 41 -
AMF/1% 1a 70 -
AMF/1% 1b 90 -
2 우레아B/1% 1a 41 0
AMF/1% 1a 70 0
AMF/1% 1b 90 20
3 우레아B/1% 1a 41 1.3
AMF/1% 1a 70 16
AMF/1% 1b 90 31
4 우레아B/1% 1a NA 3
AMF/1% 1a NA 11
AMF/1% 1b NA 35
5 우레아B/1% 1a 18 0
AMF/1% 1a 30 0
AMF/1% 1b 40 7
시험 방법 3: 단일방향 흐름 시험:
단일방향 흐름 시험을 이용하여 체 방출물에 대한 천공된 필름의 각 면의 단일방향 흐름성을 정량화한다. 다공성 정도에 대한 직접 측정으로서 시험 용액의 조성을 하기 방법 설명에 상세한 바와 같이 간단히 변화시켜 각 표면의 전체 범위의 체 분비물에 대한 다공도를 알 수 있다.
본 방법의 기본 원리:
본 시험의 기본 원리는 체 분비물을 시뮬레이션하는 액체에 대한 천공된 필름의 단일방향/한방향 수행성능을 평가하는 것이다. "우수한 천공된 필름"은 한 표면으로부터 다른 표면으로, 그러나 역 방향은 아닌 방향으로의 유체 전달의 명백한 우세성을 나타내는 필름으로, 필름을 뒤집어서 시험을 반복수행한다. 자연적으로 "우수한 천공 필름"은 또한 유체 이동에 대한 명백한 방향성 이외에, 통기성 배면시이트 구조물에 사용되는 방향으로의 최소의 유체 이동성을 나타낼 것이다.
천공된 필름의 지향성 액체 전달 속도를 평가하기 위해서, 액체 포화된 흡수 구조물을 흡수성 블롯팅 페이퍼 단의 상부위에 놓인 천공된 필름의 상부에 놓는 간단한 시험을 수행한다. 전체 조립체(포화된 흡수성 물질, 필름 및 블롯팅 페이퍼)에 대해 압력을 가하고, 천공된 필름을 통해 블롯팅 페이퍼상으로 이동되고 흡수된 시험 액체의 양을 측정한다. 두번째 실험에서, 필름 방향을 뒤집어 실험을 반복한다. 표면 1 및 2를 통한 액체 전달 정도를 기록하고 평가한다.
구체적으로, 12 cm x 12 cm의 칫수를 갖는, 시판되는 필터/블롯팅 페이퍼{Cartiera Favini S.p.A. Italy에서 Type Abssorbente Bianca "N30"(지역 판매소, Ditta Bragiola SpA, Perugia, Italy) 제조} 10 장의 시이트 단을 칭량하고 상기 매달린 단 바로 아래에 편평한 시험 스탠드를 놓는다. 상기 블롯팅 페이퍼 단의 상부에 평가하려는 칫수 8.5 cm x 8.5 cm의 천공된 필름 샘플(각 표면을 임의로 표면 1과 2로 표지한다)을 놓는다. 천공된 필름의 상부에 완전히 포화된 흡수성 물질층을 놓는다. 상기 흡수성 물질은 2 장의 시판되는, 기본 중량 63 gsm(각 장에 대해)의 에어레잉 흡수성 티슈(왈키소프트, 덴마크로부터 코드 Metmar Kotka로 입수할 수 있음)를 사용하여 액체 포화된 흡수 코어를 시뮬레이션한다. 상기 티슈의 각 시이트는 5 cm x 5 cm의 칫수를 가지며, 이를 서로의 위에 대칭적으로 놓는다. 이어서 티슈 구조물을 완전히 포화되도록 합성뇨(방법 1에 상세히 설명된 용액)에 1 분간 완전히 침지시킨다.
티슈를 상기 액으로부터 회수하고 60 초간 수직으로 두어 상기 티슈를 천공된 필름상에 바로 놓기 전에 과잉의 유체를 배수시킨다. 이 포화된 티슈를 또한 블롯팅 페이퍼 단의 중앙에 오도록 천공된 필름의 중앙에 놓는다.
시험의 최종 단계에서, 방풍유리 블록(칫수 8.5 cm x 8.5 cm)을 포화된 티슈 구조물의 상부 중앙에 놓고 중량을 샘플에 대해 60 초간 130 g/cm2의 압력이 가해지도록 자동적으로 강하시킨다. 중량 및 시간의 강하를 간단한 전자 장치를 통해 조절하여 하나의 시험에서 다음 시험으로의 재현성을 보장한다.
전체 조립체(포화된 흡수성 물질, 필름 및 블롯팅 페이퍼)에 가해진 압력은 포화된 티슈중의 액체가 필름상으로 압출되도록 하여 액체 이동의 지향성이 천공된 필름을 통해 유리하도록 하고 액체가 필름을 통해 이동하여 블롯팅 페이퍼에 의해 흡수되게 한다. 상기 무게가 제거되면, 층들을 분리시키고 블롯팅 페이퍼를 액체 습윤에 대해 검사하고 칭량한다. 중량차(전/후)를 기록하고 천공된 필름의 방향을 바꾼 두번째 실험과 비교하고 역 방향에서의 천공된 필름을 통해 이동한 시험 액체의 양을 측정한다.
여러 회사로부터 현재 입수가능한 천공된 필름과 대체 물질을 시험한 예 및 그 결과
물질 시험 용액 표면 1습윤성 표면 2습윤성 표면 2처리된 습윤성
실시예 1: CPT(LDPE)공급처 코드: X-1522트레데가 코포레이션 USA 3 g/m2실리콘
우레아B/0% 2.5 1.8 1.1
AMF/0% 1.4 0.8 0.6
실시예 2: CPT(HDPE)공급처 코드: 15112트레데가 코포레이션 USA 3 g/m2실리콘
우레아B/0% 2.3 0.8 0.5
AMF/0% 1.3 0.5 0.3
실시예 3:에어레잉 티슈(2 층: 매층의 기본 중량 63 g/m2)공급처 코드: Metmar Kotka, 왈키소프트 덴마크 5 g/m2실리콘하부층에만
우레아B/0% 2.7 2.7 1/1
AMF/0% 1.7 1.7 0.8
시험 용액:
시험 용액의 제조: 우레아 B/0%
시험 용액, 즉 합성뇨 우레아B/0%를 계면활성제를 가하지 않는 것을 제외하고 시험 용액 우레아B/0%와 동일한 방식으로 제조한다.
시험 방법 4: 개방 면적의 측정
체 배설물을 함유하도록 고안되고 통기성 배면시이트를 특징으로 하는 일회용 제품을 외부 환경과 공기 및 수증기 연통하도록 디자인한다. 본 공정의 정도 또는 효능(소비자의 잇점면에서)을 일회용 제품의 통기성 배면의 개방 면적 및 특히 인체에 인접하게 놓이거나 일부가 폐색되기 쉬운 부위의 개방 면적과 결부시킬 수 있다. 본 시험에서는 단지 투과성 배면시이트의 개방 면적을 편재된 수준 및 전체 제품을 반영하는 평균화된 수준 면에서 평가한다.
본 방법의 기본 원리:
개방 면적을 통기성 배면시이트 구조물을 형성하도록 조립되거나 결합된 물질(들) 모두에 대해서 또는 통기성 배면시이트 또는 구조물을 함유하는 흡수 제품에 대해서 측정할 수 있다.
물질: 물질에 대한 개방 면적 계산은 비교적 직접적이다. 물질 샘플은 현미경으로 가장 잘 보이고 현미경상으로 확대된 상 또는 스틸 사진으로 기록해야 한다. 이어서 상을 mm 눈금의 페이퍼 시이트상에 놓아 sqcm당 구멍의 수 및 각 구멍의 면적을 간단히 계산할 수 있다. 한편으로, 상을 디지탈 스캐닝하여 sqcm 당 구멍의 면적 및 구멍의 수를 측정할 수 있다. 개방 면적은 간단히 각 구멍의 면적의 합을 분석중인 전체 면적으로 나눈 것으로서 간단히 정의된다.
흡수 제품: 통기성 배면시이트를 함유하는 흡수 제품의 개방 면적을 주로 주변 환경과의 효율적인 연통에 기여하는 것으로 예상되는 영역중의 "주 개방 면적"을 평가하여 측정한다. 덜 중요한 것으로 간주되는 통기성 영역은 단지 전체 제품의 "평균화된 개방 면적" 값의 일부로서 평가한다. 예를들어, 흡수 제품에서, 피부 폐색에 기여할 것 같지 않은 흡수 제품의 영역 또는 상기와 긴밀히 접촉하지 않는 영역에 통기성이 제공된다면 이는 "주 개방 면적" 계산의 일부로 평가되어서는 안된다.
단계 1:
제품을 현미경 검사하고 상이한 수준의 다공성 영역들이 존재한다면 이들을 정량화하고 등급화한다. 상이한 투과성 영역이 존재한다면, 전형적으로 대개는 단지 약간의 투과성이 있거나 전혀 투과성이 없는 영역들만이 예상된다. 그럼에도 불구하고, 이렇지 않다면, 각각의 영역을 후속적인 평가를 위해 표시할 수 있다.
단계 2:
각 영역에 대해서, 미시적으로 확대된 상 또는 스틸 사진을 취해야 한다. 이어서 상을 mm 눈금의 페이퍼 시이트상에 놓아 sqcm당 구멍의 수 및 각 구멍의 면적을 간단히 계산할 수 있다. 한편으로, 상을 디지탈 스캐닝하여 sqcm 당 구멍의 면적 및 구멍의 수를 측정할 수 있다. 개방 면적은 각 구멍의 면적의 합을 분석중인 전체 면적으로 나눈 것으로서 하기와 같이 간단히 정의된다:
본 분석을 다양한 다공도 또는 통기성을 갖는 각 영역들에 대해 속행한다.
이어서 전체 제품의 "평균화된 개방 면적" 값을 하기와 같이 계산한다:
단계 3:
"주 개방 면적"은 간단히 사용중인 통기성 흡수 제품의 잇점에 가장 기여하는 것으로 예상되는 패드의 영역에 형성되는, 단계 2에서 계산된 국소적인 개방 면적이다. 주 또는 부 영역의 이러한 평가는 주관적인 것이나 하기 2 가지 방식중 하나로 수행될 수 있다.
평가 방식 1: 제품을 대표적인 그룹의 사용자(예를들어, 생리대 또는 가벼운 실금자용 제품에 대해서 여성)에게 착용시키고 상기 제품을 신체에 근접한 곳과 폐색 가능성이 있는 곳에 대해 평가한다. 이들을 주 영역으로 평가하고 이들 영역들중 어느 한 영역에서 배면이 다공성이라면 이들을 "주 개방 면적" 영역이라 분류한다.
평가 방식 2: 제품을 순전히, 착용 특징을 알고 있는 신체에 대한 패드 적합성(예를들어 가요성, 제품 칫수, 두께 등)에 영향을 주는 특정한 제품 특징과 일치되는 데이타 뱅크 분석으로부터 기술적으로 평가한다. 이러한 순수하게 기술적인 분석으로부터 주 또는 부 영역들을 특성화할 수 있다.
다양한 회사로부터 현재 입수가능한 천공된 필름 및 대체 물질의 예를 시험하고 결과를 표 4에 상세히 나타낸다.
실시예 물질 구멍 수N/sqcm 평균 구멍 면적 개방 면적%
1 CPT(LDPE)공급처 코드: X-1522트레데가 코포레이션 USA 110
표면 1 0.43 ∼ 47
표면 2 0.13 ∼ 14
2 EVA-HEX공급처 코드: 4017050트레데가 코포레이션 USA 99
표면 1 0.42 ∼ 42
표면 2 0.16 ∼ 16
3 CPT(HDPE)공급처 코드: X-15112트레데가 코포레이션 USA 110
표면 1 0.45 ∼ 49
표면 2 0.16 ∼ 18
상기 필름은 그 자체가 원추형의 천공을 갖는 삼차원적인 필름으로, 각 표면의 구멍 칫수가 대단히 상이하다. 표면 1은 사용시 통기성 배면시이트 물질로서 착용자와 면하는 표면으로서 정의된다.

Claims (23)

  1. 액체 투과성 상면시이트, 흡수 코어 및 배면시이트를 포함하고, 상기 코어가 상기 상면시이트와 상기 배면시이트의 중간에 있는 일회용 흡수 제품으로,
    상기 배면시이트는 코어를 향해 단일방향의 유체 이동성을 갖는 액체 투과성의 중합체성 필름을 포함하며, 상기 코어는 유체 저장층을 포함하고, 상기 배면시이트는 외층을 포함하며,
    상기 코어 및 상기 배면시이트는 각각 착용자 대향면과 의복 대향면을 갖는 하나이상의 층을 포함하고, 이때 상기 층들의 상기 표면들은 각각 유체 접촉각을 가지며,
    상기 흡수 제품은 상기 유체 저장층의 의복 대향면을 포함하여 이로부터 상기 외층의 의복 대향면을 포함하여 여기까지 연장된 하부 부분을 갖고,
    이때 상기 하부 부분의 상기 층들중 하나이상의 착용자 대향면이 인접층의 인접한 의복 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는 흡수 제품.
  2. 액체 투과성 상면시이트, 흡수 코어 및 배면시이트를 포함하고, 상기 코어가 상기 상면시이트와 상기 배면시이트의 중간에 있는 일회용 흡수 제품으로,
    상기 배면시이트는 코어를 향해 단일방향의 유체 이동성을 갖는 액체 투과성의 중합체성 필름을 포함하며, 상기 코어는 유체 저장층을 포함하고, 상기 배면시이트는 외층을 포함하며,
    상기 코어 및 상기 배면시이트는 각각 착용자 대향면과 의복 대향면을 갖는 하나이상의 층을 포함하고, 이때 상기 층들의 상기 표면들은 각각 유체 접촉각을 가지며,
    상기 흡수 제품은 상기 유체 저장층의 의복 대향면을 포함하여 이로부터 상기 외층의 의복 대향면을 포함하여 여기까지 연장된 하부 부분을 가지며,
    이때 상기 하부 부분의 상기 층들중 하나이상의 의복 대향면이 상기 동일층의 착용자 대향면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는 흡수 제품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    저장층 아래의 층들중 하나이상이 저 표면 에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    저 표면 에너지 물질이 경화성 실리콘, 플루오로중합체, 탄화수소 및 이들의 혼합물중에서 선택되는 일회용 흡수 제품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 층이 상기 층의 총 5 중량% 이상의 저 표면 에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    하부 부분의 층의 의복 대향면 또는 착용자 대향면이 상기 표면의 m2당 0.25 g 이상의 저 표면 에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    배면시이트가 2 개의 층을 포함하고, 이때 코어에 인접한 제 1 층은 중합체성 필름을 포함하며 외층은 기체 투과성의 섬유직물층을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    코어가 2 개 이상의 부분을 포함하며, 이때 제 1 부분이 저장층을 포함하고 제 2 부분이 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 상기 배면시이트에 인접한 일회용 흡수 제품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 층의 착용자 대향면이 인접 표면의 유체 접촉각보다 10°이상 큰 유체 접촉각을 갖는 일회용 흡수 제품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    유체 접촉각이 인접 표면의 유체 접촉각보다 20°이상 큰 일회용 흡수 제품.
  11. 제 2 항에 있어서,
    저장층의 의복 대향면의 유체 접촉각이 90°이상인 일회용 흡수 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 표면의 상기 유체 접촉각이 100°이상인 일회용 흡수 제품.
  13. 제 1 항에 있어서,
    바람직하게 하부 부분에 연속적인 유체 접촉각 구배를 갖는 일회용 흡수 제품.
  14. 제 1 항에 있어서,
    생리대 또는 팬티 라이너인 일회용 흡수 제품.
  15. 제 2 항에 있어서,
    저장층 아래의 층들중 하나이상이 저 표면 에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  16. 제 15 항에 있어서,
    저 표면 에너지 물질이 경화성 실리콘, 플루오로중합체, 탄화수소 및 이들의 혼합물중에서 선택되는 일회용 흡수 제품.
  17. 제 2 항에 있어서,
    하부 부분의 층의 의복 대향면 또는 착용자 대향면이 상기 표면의 m2당 0.25 g 이상의 저 표면 에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  18. 제 2 항에 있어서,
    배면시이트가 2 개의 층을 포함하고, 이때 코어에 인접한 제 1 층은 중합체성 필름을 포함하며 외층은 기체 투과성의 섬유직물층을 포함하는 일회용 흡수 제품.
  19. 제 2 항에 있어서,
    코어가 2 개 이상의 부분을 포함하며, 이때 제 1 부분이 저장층을 포함하고 제 2 부분이 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 상기 배면시이트에 인접한 일회용 흡수 제품.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 층의 착용자 대향면이 인접 표면의 유체 접촉각보다 10°이상 큰 유체 접촉각을 갖는 일회용 흡수 제품.
  21. 제 20 항에 있어서,
    유체 접촉각이 인접 표면의 유체 접촉각보다 20°이상 큰 일회용 흡수 제품.
  22. 제 2 항에 있어서,
    바람직하게 하부 부분에 연속적인 유체 접촉각 구배를 갖는 일회용 흡수 제품.
  23. 제 2 항에 있어서,
    생리대 또는 팬티 라이너인 일회용 흡수 제품.
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